Сторінка
5

Лантан

За даними Сівертса (1923р.) «змішаний метал» (тобто суміш Лантану та рідкісних земель, що містить близько 10% Церію) взаємодіє з воднем уже за кімнатної температури, розшаровуючись при цьому на сіро-чорні листочки. При доступі повітря продукт реакції не самозаймається. Теплота його утворення була визначена Сівертсом (1928р.) рівною приблизно 384,6 кал/г «змішаного металу». Це відповідає приблизно 17,8 ккал/г-екв Лантану, якщо в якості середньої атомної маси «змішаного елемента» прийняти атомну масу чистого Лантану. Лантан – найбільш досліджений елемент із підгрупи Скандію за магнітними властивостями, - проводить електричний струм удвічі краще за ртуть.

7.Сполуки Лантану.

Лантан, як яскравий представник побічної підгрупи ІІІ групи, по своїм властивостям дуже схожий на елементи головної підгрупи другої групи. Однак звичайна валентність для Лантану на одиницю більша. Все ж схожість з елементами головної підгрупи ІІ групи дещо більша, ніж із головною підгрупою ІІІ групи, відповідно до того, що його порядковий номер безпосередньо наступний за Ва.

Атомні залишки після відщеплення трьох валентних електронів Лантану не відрізняються від залишків лужноземельних металів, за виключенням лише на одиницю більшого заряду та сильнішого стиснення електронних оболонок, обумовленого збільшенням заряду ядра.

Так само як і йон Ва2+ , йон La3+ володіє електронною оболонкою інертного газу, в той час, коли ізозарядні йони Галлію, Індію, Талію, а також Бору та Алюмінію відрізняються від інертних газів, зокрема, наявністю d-оболонок.

В основному стані атом Лантану має будову зовнішніх електронних оболонок nd(n+1)s2, де n=5, а отже, у даному стані він потенційно одновалентний. Переведення його у тривалентну структуру типу nd(n+1)s потребує затрати 8 ккал/г-атом. Послідовні І,ІІ і ІІІ іонізаційні потенціали рівні відповідно 5.61, 11.43 і 20 (В). При покроковій іонізації атому Лантану спершу втрачаються (n+1)s2 – електрони. Для збудження залишкового в іоні La2+ зовнішнього електрона з рівня nd на рівень (n+1)s треба затратити 39 ккал/г-атом. Відхилення від цієї закономірності спостерігається у Актинію, у якого спочатку втрачається саме nd-електрон

Сполуки Лантану мають загальну формулу ЕІІІХ3. Відповідно, за своїм складом, вони аналогічні сполукам Алюмінію, однак, у багатьох випадках їх поведінка ближче до поведінки сполук лужноземельних металів.

Їх аналогія с останніми зростає при переході сполук Скандію до сполук Лантану. Це проявляється, наприклад , у оксидів та гідроксидів, котрі, на відміну від гідроксиду Алюмінію, нерозчинні у розчинах солей, і, незважаючи на свою незначну розчинність у воді, володіють яскраво вираженим основним характером.

Оксиди ЕІІІО3 представляє собою білі порошки, що з’єднуються з водою, утворюючи гідроксид ЕІІІ(ОН)3 . Для Лантану цей процес проходить настільки активно, що аналогічно до негашеного вапна, оксид Лантану можна «гасити» водою. Стійкістю карбонатів побічної підгрупи ІІІ групи по відношенню до води (за кімнатної температури) тріада елементів, до яких входить Лантан, нагадує більше лужноземельні метали. Щоправда, при нагріванні, карбонати їх розкладаються. Сульфати М2III (SO4)3 також починають розкладатися при прожарюванні. Тиск дисоціації для сульфату Лантану при 900оС складає 2мм.рт.ст.

До слова, переведення Лантан сульфату в оксид без остачі досягається досить важко. Нітрати МIII (NO3)3 при прожарюванні легко розкладаються.

Хлориди, нітрати і ацетати Лантану легко розчинні у воді. Крім оксидів, важкорозчинні фториди, карбонати, оксалати та фосфати. Розчинність сульфатів сильно знижується при переході у ряду Sc – Y – La від розчинної сполуки Скандію до важкорозчинного Лантан сульфату. Сульфіди La, аналогічно до лужноземельних металів одержуються виключно сухим способом. При кип’ятінні з водою вони розкладаються. Багато солей La та його «побратимів» у тріаді здатні утворювати подвійні солі (комплексні) із солями лужних металів. Утворюються також і інші продукти приєднання, як, наприклад, з аміаком. До води La у сполуках проявляє яскраво виражену спорідненість. Це підтверджується тим, що не тільки легкорозчинні, але і важкорозчинні прості солі кристалізуються більшою мірою із значним вмістом води.

Водні розчини солей містять безбарвні йони La3+ (точніше, комплексні гідратовані катіони).

З деякими неметалами La утворює сполуки, що за своїм складом відповідають незвичайним валентним станам, а скоріше наближаються за своїм складом до інтерметалічних. Це, зокрема, LaB6, LaS2, LaSe2 і LaSі2 Серед силіцидів, саме LaSі2 є ізотипом аналогічним сполукам Th, Y та Sm, кристалізується по типу, схожому до їх силіцидів, і, навпаки, володіє структурою, інакшою, ніж у ScSi2 (Brauer G.,1952).[9], [11].

7.1.Оксид Лантану

Оксид Лантану La2O3 одержують у вигляді крихких білосніжних порошків прожарюванням гідроксидів, карбонатів чи оксалатів. У той час, як одержаний сесквіоксид Скандію важкорозчинний у холодних розбавлених кислотах, La2O3 навіть після сильного розжарювання легко розчиняється у кислотах. Згідно із рентгенометричним визначенням параметрів ґраток, питома вага Лантан оксиду складає 6,48. Пікнометричні дослідження дають деякі відхилення, що, скоріш за все, пов’язано із забрудненістю досліджуваного зразка.